es aquella cuya intensidad varía en forma constante
según una función periódica y su sentido se invier te
en forma constante.
Una corriente alterna sólo puede ser establecida por
una tensión alterna
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medir tensiones y corrientes alternas es preciso establecer una manera que nos dé una idea del efecto promedio o real obtenido. Esto puede entenderse de la siguiente manera:
Si alimentamos una lámpara común con tensión alterna en los instantes en que la corriente circula por el filamento, en un sentido o en otro, se produce el calentamien- to y la lámpara se enciende. El efecto es el mismo que tendríamos si la alimentára- mos con una tensión continua de determinado valor.
¿CUÁL SERIA ESE VALOR?
Si comparamos el gráfico que representa la circulación de corriente continua por un circuito y el gráfico que representa la circulación de una corriente alterna, la super fi- cie cubier ta en un inter valo se relaciona con la cantidad de energía que tenemos a dis- posición. Entonces nos basta hacer la pregunta siguiente para tener la respuesta a nuestro problema:
¿CUÁL DEBE SER EL VALOR DE LA TENSIÓN CONTINUA QUE NOS PRODUCE EL MISMO EFECTO QUE DETERMINADA TENSIÓN ALTERNA?
En la figura 9 vemos que, si la tensión alterna llega a un valor máximo X, el valor que la tensión continua debe tener para producir el mismo efecto se consigue dividiendo X por la raíz cuadrada de 2, o sea: 1,4142. El valor máximo alcanzado en un ciclo (el mí- nimo también) se llama valor de pico, mientras que el valor que produce el mismo efec- to, se llama valor eficaz o r.m.s. ("root mean square"). Para la red de 220V, los 220V representan el valor r.m.s. Existen instantes en que la tensión de la red llega a 220V multiplicados por 1,4142 y así obtenemos que el valor pico es 311,12V. Para la red de 117V sería 165,46V. Este valor se logra dividiendo el promedio de todos los valores en cada instante del semiciclo, o sea la mitad del ciclo completo, pues si entrasen en el cálculo valores negativos, el resultado sería cero (figura 10). Podemos entonces resu- mir los "valores" en la forma siguiente:
VALOR PICO: es el valor máximo que alcanza la tensión o la corriente en un ciclo, pu- diendo ser tanto negativo como positivo. Es un valor instantáneo, es decir, aparece en un breve instante en cada ciclo de corriente o tensión alternada.
VALOR EFICAZ O R.M.S.: es el valor que debería tener la tensión o corriente si fue- se continua para que se obtuvieran los mismos efectos de energía.
VALOR MEDIO: obtenemos este valor dividiendo la suma de los valores instantáneos de un semiciclo por su cantidad, o sea: sacamos la media ar timética de los valores instantáneos en un semiciclo. No podemos hablar de polaridad para una tensión al- terna, ya que cambia constantemente. Una corriente de cualquier carga conectada a un generador de corriente alterna invier te su sentido en forma constante. En el caso de la red, sabemos que uno de los polos "produce shock" y el otro, no. Eso nos lleva a las denominaciones de polo vivo y polo neutro.
¿QUÉ SUCEDE ENTONCES?
Si tenemos en cuenta que el generador de energía de las compañías tiene uno de los cables conectado a tierra, que se usa como conductor de energía, resulta fácil en- tender lo que ocurre.
Al estar en contacto con la tierra, cualquier objeto, en cualquier instante, tendrá el mismo potencial del polo generador conectado a tierra que es entonces la referencia. Este es el polo neutro, que tocado por una persona no causa shock porque estando al mismo potencial no hay circulación de corriente.
La tensión varía alrededor del valor del polo de referencia según la sinusoide del otro polo. Es así que en relación al neutro, el otro polo, es decir el polo vivo, puede estar positivo o negativo, 60 veces por segundo (ó 50 veces, según la frecuencia). Al tocar el polo vivo (figura 11), habrá una diferencia de potencial respecto de tierra (variará 60 veces por segundo), pero ella puede causar la circulación de una corriente eléctrica y producir el shock eléctrico.
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA CORRIENTE ALTERNA
Los lectores deben acostumbrarse a la representación de fenómenos de naturaleza diversa mediante gráficos.
Lección 4
Figura 9
Figura 10
Figura 11
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Teoría
Cuando se tiene un fenómeno que ocurre de manera dinámica, una magnitud varía en función de otra; por ejemplo, en el caso de la corriente alterna, la intensidad de la corriente o la tensión son las que varían con el tiempo.
Para representar esas variaciones hacemos un gráfico de tensión versus tiempo (V x t) como muestra la figura 12. Colocamos, entonces, en el eje ver tical (Y) los valores de tensión, graduamos este eje en la forma adecuada y en el eje horizontal (X) coloca- mos los valores del tiempo (t), graduamos también el eje en forma adecuada. Después definimos cada punto del gráfico como un par de valores (X e Y), dado por el valor de la tensión en un determinado instante. Para el caso de la tensión alterna, si dividimos el tiempo de un ciclo (1/50 de segundo) en 100 par tes, por ejemplo, podemos deter- minar 100 puntos que unidos darán la cur va que representa la forma de onda de es- ta tensión. Es claro que el gráfico ideal se obtiene con infinitos puntos pero eso no siempre es posible.
Mientras, por distintos procedimientos podemos tener una aproximación que haga continua la cur va y se obtenga así un gráfico (cur va) ideal. A par tir de esta represen- tación podemos entonces obtener el valor instantáneo de la tensión en cualquier mo- mento y del mismo modo, dado el valor podemos encontrar el instante en que se pro- duce.
REACTANCIA
Los capacitores e inductores presentarán una propiedad denominada "reactancia" cuando se los somete al paso de una corriente alterna
Si se conecta un capacitor a un generador de corriente continua, como una pila, por ejemplo, una vez que cier ta cantidad de cargas fluya a sus armaduras y se cargue, de- saparece cualquier movimiento de esas cargas y la corriente en el circuito pasa a ser indefinidamente nula. En esas condiciones, el capacitor está totalmene cargado, po- see una resistencia infinita y no deja circular la corriente.
Por otra par te, si conectamos al mismo generador un inductor ideal (que no presen- ta resistencia en el alambre del cual está hecho) una vez que la corriente se haya es- tablecido y el campo magnético adquiera la intensidad máxima, no encontramos efec- to alguno de inductancia. Las cargas podrán fluir con la intensidad máxima como si el inductor no existiera.
La presencia del capacitor y del inductor en un circuito de corriente continua es im- por tante sólo en el instante en que ocurren variaciones: cuando la corriente se esta- blece o cuando la corriente se desconecta.
REACTANCIA CAPACITIVA
Vamos a empezar con el capacitor, lo conectamos, por ejemplo, a un circuito de co- rriente alterna de 50 her tz, de la red. Durante el primer cuar to del ciclo, cuando la tensión aumenta de cero a su valor máximo, el capacitor se carga con la armadura A positiva y la B negativa. Eso sucede en un inter valo de 1/200 de segundo. En el se- gundo cuar to, cuando la tensión cae a cero desde el valor máximo, se invier te la co- rriente en el capacitor y se descarga. En el tercer cuar to se invier te la polaridad de la red de manera que la corriente de descarga continúa en el mismo sentido pero car- ga positivamente la armadura B. El capacitor invier te su carga hasta un valor máxi- mo. En el último cuar to, cuando la tensión vuelve a caer a cero, la corriente se invier- te y la carga del capacitor cae a cero.
Figura 12